Материал: Диссертация Маленьких В.С(ПРО МОЛЬНОЕ СООТНОШЕНИЕ)

4.5. Дополнительный подогрев сырьевого потока колонны К-3 за счет тепла кубового потока колонны К-2

В связи с тем, что кубовый поток колонны К-2 имеет избыточное теп-

ло, т. е. охлаждается холодильником ХВ-4 перед Е-4 была рассмотрена воз-

можность использования данного потока для подогрева части потока,

направляемого в колонну стабилизации продуктов блока изомеризации К-3.

При рассмотрении реализации данного предложения предполагалось, что по-

ток, направляемый в К-3 после теплообменника Т-4, разделяется на две рав-

ные части, одна из которых поступает в теплообменник Т-7, как и раньше, а

вторая часть потока направляется в новый теплообменник. В трубную часть нового теплообменника предлагается направить поток с куба колонны К-2 с

температурой 102 оС и давлением 11 кгс/см2.

В данном предложении рассматривается эффект от использования избыточного тепла потока куба колонны К-2 для подогрева потока, поступа-

ющего в колонну К-3 для стабилизации.

Поток изомеризата, направляемый в колонну К-3 после теплообмен-

ника Т-4, предполагается разделить на две равные части. Одна часть, как и прежде, проходит через теплообменник Т-7, где нагревается за счет тепла бо-

кового потока колонны К-6, а вторая часть поступает в новый теплообмен-

ник, где нагревается за счет тепла кубового потока колонны К-2. При этом по расчетам в программе SuperTarget можно достигнуть экономии до 0,7 Гкал/ч.

Данное изменение было внесено в модель, выполнен перерасчет всей схемы установки и получены результаты, представленные в таблице 12.

Проверка данного изменения проводилась при помощи модели с це-

лью полного учета влияния на другие аппараты, а также качества и количе-

ства выводимых продуктов. В таблице 12 показано, как изменятся нагрузки нагревателей и холодильников, а также показатели расхода в результате дан-

ного изменения. Из нее видно, что при реализации данного мероприятия суммарная нагрузка охлаждения снижается на 0,56 Гкал/ч, главным образом,

за счет конденсатора ХВ-4, а также снижается нагрузка нагревателей на 0,55

96

Гкал/ч за счет нагрузки П-5 и П-6 на 0,1 Гкал/ч и 0,4 Гкал/ч, соответственно,

за счет изменения температур потоков, входящих в колонны К-3 и К-5. Это приведет к экономии энергоресурсов, при этом качество и количество выво-

димых продуктов не изменится.

Таблица 12 – Краткие сведения о модификации установки изомеризации от дополнительного подогрева сырьевого потока колонны К-3 за счет тепла кубового потока колонны К-2

Одним из результатов реализации данного мероприятия является уве-

личение температуры потока входа сырья в колонну К-3 с 141 оС до 143 оС,

что приводит к снижению нагрузки на печь П-5 на 0,1 Гкал/ч, а также увели-

чивает температуру входа сырья в колонну К-5 с 107 оС до 112 оС, что также снижает нагрузку печи П-6 на 0,5 Гкал/ч (приложение 5).

Таким образом, реализация мероприятия по дополнительному подо-

греву сырьевого потока колонны К-3 за счет тепла кубового потока колонны К-2 приводит к снижению нагрузок на печное оборудование, что в общем итоге дает экономию энергоресурсов.

97

4.6. Методика определения оптимального места ввода сырья для снижения энергопотребления колонны-деизопентанизатора

В данном разделе описана методика, позволяющая определять опти-

мальное место ввода сырья в ректификационную колонну для повышения степени энерго- и ресурсосбережения установки на примере колонны К-2

(деизопентанизатор).

«Разделение изокомпонентов и нормальных парафинов на установке изомеризации осуществляется в ректификационных колоннах: деизопентани-

затор, депентанизатор и деизогексанизатор. Значение суммарного расхода орошения на трех колоннах установки изомеризации составляет около 1200

м3/ч, а общее энергопотребление этих колонн – свыше 200 ГДж/ч. При этом большая часть затрат на испарение для создания парового потока по колонне приходится на колонну деизопентанизатор (~ 48 %). Высокий уровень энер-

гопотребления обусловливает целесообразность проведения детального ана-

лиза работы колонны деизопентанизатора и оценку возможности повышения энергоэффективности технологического процесса выделения i-пентана»[51].

«Анализ работы ректификационной колонны проводился на основа-

нии результатов моделирования. В качестве исходных данных использованы углеводородные составы сырьевых и продуктовых потоков, расходные пока-

затели, режимные параметры работы оборудования, а также конструктивные параметры колонны деизопентанизатора»[51].

«Расход кубового продукта колонны деизопентанизатора был рассчи-

тан по материальному балансу и составил 81,6 т/ч. Состав потока стабильно-

го гидрогенизата – по компонентному материальному балансу колонны де-

изопентанизатора»[51].

«Имитационная (компьютерная) модель деизопентанизатора, реали-

зующая детальный потарелочный расчет колонны ректификации, была раз-

работана в программной среде Aspen HYSYS. В качестве активных специфи-

каций при моделировании были приняты:

расход дистиллята (верхний продукт колонны);

98

содержание n-пентана в дистилляте.

Для расчетов колонны был выбран термодинамический пакет Пенга– Робинсона, подходящий для типичных процессов переработки нефти и газа.

Вид модели в расчетной среде Aspen HYSYS представлен на рисунке 31»

[51].

Рисунок 31 – Колонна деизопентанизатор в рассчетной среде Aspen HYSYS

«После разработки модели была проверена ее адекватность путем сравнения расчетных и фактических параметров: углеводородных составов потоков и режимных параметров работы оборудования» [51].

99

«Согласно таблице 13 основные параметры, рассчитанные по модели, в достаточной степени согласуются с фактическими данными работы ректификационной колонны деизопентанизации, поэтому разработанная модель может использоваться для проведения дальнейших исследований» [51].

«Выделение i-пентана связано с необходимостью обеспечения высокого флегмового числа (около 8), что требует подвода тепла в куб колонны на уровне 130 ГДж/ч. Исследования, проведенные на имитационной модели,

показали, что покомпонентный состав жидкой фазы на тарелках ввода потоков питания (№ 20, № 76) сильно отличается от состава самих потоков питания. Такое несоответствие составов является непосредственной причиной чрезмерно высокого уровня энергопотребления в колонне-

деизопентанизаторе. Наглядно это показано в таблице 14 в виде соотношения массовых расходов разделяемых компонентов (i-пентана и n-пентана)» [51].

«Таким образом, существенное снижение энергозатрат на выделение i-пентана может оказать изменение структуры ввода потока питания в сторону выравнивания составов на тарелках питания и сырьевых потоков. В качестве основного варианта можно рассмотреть подачу рециркулята на 67 тарелку вместо 76, а стабильного гидрогенизата – на 33 тарелку вместо 20. В результате этой коррекции составы на тарелках колонны в большей степени соответствуют составу сырьевых потоков, как это показано в таблице 15. Изменение соотношения i-C5/n-C5 также представлено на концентрационных профилях колонны в штатном режиме и режиме с измененной структурой ввода потоков питания в колонну (рисунки 32–33)» [51].

100